1.2　基本控制电路 （课件）-《工厂电气控制设备》同步教学（高教版）

第1章 工厂电气控制初步 1.1 工厂常用电器 1.2　基本控制电路 1.3　控制系统实例 本章主要内容： l核心是掌握继电器、接触器、按钮开关等常规控制电器的动作执行特点，由此对一般继电接触控制电路进行熟练分析和设计。 l  工厂常用电器 l  基本控制电路 l  控制系统实例 返回本章首页 1.2　基本控制电路 1.2.1　直接起动控制电路 1.2.2　降压起动 1.2.3　数学辅助分析法 1.2.4　电机的制动 1.2.5　电机的调速 1.2.6　顺序控制 返回本章首页 1.2.1　直接起动控制电路 单向旋转 2. 可逆转动 3. 点动控制 4. 自动往返运动 1.　单向旋转 三相笼型电动机单向旋转可用开关或接触器控制，图1.12为接触器控制电路。 接触器控制电路图中，Q为开关，FU1、FU2为主电路与控制电路的熔断器，KM为接触器，KR为热继电器，SB1、SB2分别为起动按钮与停止按钮，M为笼型感应电动机。 图1.12　单向旋转 其中的保护环节为： 1）短路保护。 2）过载保护。 3）欠压保护。 2. 可逆转动 在实际生产中常需要运动部件实现正反两个方向的运动，这就要求拖动电动机能做正反两方向的运转。从电机原理可知，改变电动机三相电源相序即可改变电动机旋转方向。电动机的常用可逆旋转控制电路如图1.13所示。 图1.13　可逆旋转 3. 点动控制 生产过程中，不仅要求生产机械运动部件连续运动，还需要点动控制。图1.14为电动机点动控制电路。图中的控制电路既可实现点动控制，又可实现连续运转。SB3为连续运转的停止按钮，SB1为连续运转起动按钮，SB2为点动起动按钮。 图1.14　点动控制电路 4. 自动往返运动 在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。图1.15为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。图中KM1、KM2分别为电动机正、反转接触器，SQ1为反向转正向行程开关，SQ2为正向转反向行程开关，SQ3、SQ4分别为正向、反向极限保护用限位开关。 返回本节 图1.15　往返运行 1.2.2　降压起动 1. 自耦变压器起动法 图1.16是采用自动控制自耦变压器降压起动的控制电路。是由交流接触器、热继电器、时间继电器、按钮和自耦变压器等元件组成。图中KM1为正常运转接触器，KM2为降压起动接触器，KA为起动中间继电器，KT为降压起动时间继电器。 图1.16　自耦变压器降压起动 2. Y-D起动法 凡是正常运行时三相定子绕组接成三角形运转的三相笼型感应电动机，都可采用Y-D降压起动。起动时，定子绕组先接成Y联结，接入三相交流电源，起动电流下降到全压起动时的1/3，对于Y系列电动机直接起动时起动电流为额定电流IN的5.5～7倍。当转速接近额定转速时，将电动机定子绕组改成D联结，电动机进入正常运行。这种方法简便、经济，可用在操作较频繁的场合，但其起动转矩只有全压起动时的1/3，Y系列电动机起动转矩为额定转矩的1.4～2.2倍。图1.17为用于13kW以上电动机的起动电路，由三个接触器和一个时间继电器构成。 图1.17　Y-D起动 返回本节 1.2.3　数学辅助分析法 用继电接触控制线路表示逻辑代数的基本运算 逻辑函数与继电接触控制线路图 1. 用继电接触控制线路表示逻辑代数的基本运算 （1）“与”运算（逻辑乘） 逻辑代数中运算符号“×”或“·”读作“与”。“与”运算的真值表如表1.2所示。 表1.2　与运算 实现逻辑乘的器件叫做“与”门，它的逻辑符号如图1.18（a）所示，图1.18（b）显示出了继电控制线路中“与”运算的实例，它表示触点的串联。若规定触点接通为“1”，断开为“0”，线圈通电为“1”，断电为“0”，则可以写出KM＝KA1×KA2，只有触点KA1、KA2均接通，接触器线圈KM能通电。 （a）逻辑符号 （b）控制线路实例 图1.18 逻辑“与” （2）“或”运算（逻辑加） 逻辑代数中运算符号“+”读作“或”。“或”运算的真值表如表1.3所示。 表1.3　或运算 实现逻辑乘的器件叫做“或”门，它的逻辑符号如图1.19（a）所示，图1.19（b）显示出了继电控制线路中“或”运算的实例，它表示触点的并联，可写成KM＝KA1×KA2，当触点KA1或KA2接通，或者KA1和KA2多接通时，接触器线圈都可通电。 图1.19 逻辑“或” （a）逻辑符号 （b）控制线路实例 （3）“非”运算（逻辑非） 逻辑代数中“非”运算的符号用变量上面的短横线表示，读作“非”。“非”运算的真值表如表1.4所示。它表示了事物相互矛盾的两个对立面之间的关系。这种规律的因果规律称为“非”逻辑关系。 表1.4 非运算 实现逻辑“非”的器件叫做“非”门，它的逻辑符号如图1.20（a）所示，图1.20（b）示出了继电控制线路中“非”运算的实例，通常称KA为原变量，为反变量，它们是一个变量的两种形式，如同一个继电器的一对常开、常闭触点，在向各自相补的状态切换时同步动作。图（b）中，触点KA的取值与线圈KM的取值相同，而KM1与继电器的常闭触点的取值相同，所以，故实现了非运算。 （a）逻辑符号 （b）控制线路实例 图1.20 逻辑“非” 2. 逻辑函数与继电接触控制线路图 （1）逻辑函数 （2）逻辑图和继电接触控制线路图 由继电接触控制线路图写出逻辑函数 由逻辑函数画出继电接触控制线路 图1.21（a）为一个最简单的起-保-停线路，接触器线圈是串接在由触点构成的网络上，然后与电源相接，是一个串联电路。它的逻辑函数是： 图1.21（b）为图（a）的反演电路，实现的逻辑功能完全相同，接触器线圈与触点网络并联，所以图（b）是并联电路。图中所接的电阻R是限流电阻，防止电源短路。原理是通过开关网络使线圈的两端短接（线圈不通电）或不予短接（线圈通电），来控制线圈。所以串联电路是直接控制原理，并联电路是旁路控制原理。 图1.21 串联和并联继电接触控制线路 返回本节 （a） （b） 1.2.4　电机的制动 图1.22为电动机单向旋转电机反接制动控制电路。当电动机转速接近零时应迅速切断三相电源，否则电动机将反向起动。为此采用速度继电器来检测电动机的转速变化，并将速度继电器调整在n>130r/min时触点动作，而当n<100r/min时，触点复原。图1.22中，KM1为反接制动接触器，KM2为电动机单向旋转接触器， KV为速度继电器，R为反接制动电阻。 图1.22 反接制动 返回本节 1.2.5　电机的调速 图1.23是D-YY反转向方案变极调速电动机接线方法及控制电路。它是通过改变定子绕组的半相绕组电流方向来实现变极的。将三相绕组的首尾端依次相接，构成一个封闭三角形，从首端引出线接电源，中间抽头悬空着，构成D联结。若将三个首尾端相接构成一个中性点N，而将各绕组中间抽头接电源，构成YY联结。使每相的两个半相绕组并联，从而使其中一个半相绕组电流方向反了，于是电动机极对数减小一半，即pD=2pYY。 图1.23 电机变极调速(a) 返回本节 （a）电机接线方法 （b）控制电路 图1.23 电机变极调速(b) 1.2.6　顺序控制 顺序控制是指以预先规定好的时间或条件为依据，按预先规定好的动作次序，对控制过程各阶段顺序地进行自动控制。图1.24是顺序控制原理图，其中G1～G4分别表示第一至第四程序的执行电路，可根据每一程序的具体要求设计，K1～K4分别表示G1～G4程序执行完成时发出的控制信号，SB5、SB6分别为起动和停止按钮。 图1.24 顺序控制原理图 返回本节 $$